В. Г. Шухов выдающийся инженер и ученый

ИНЖЕНЕРНАЯ И НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В. Г. ШУХОВА

Деятельность почетного академика инженера-механика В. Г. Шухова поражает своим многообразием, с его именем связаны крупные изобретения во многих областях техники: строительной механике, нефтехимии, теплотехнике. Трудно назвать другое имя у нас в стране и за рубежом, результаты инженерного и научного творчества которого оказали такое большое влияние на достижения техники в ряде отраслей промышленности и в строительстве.

Владимир Григорьевич Шухов родился в середине прошлого века — 26 августа 1853 г. в небольшом старинном городе Грайвороне Курской губернии в семье служащего. После окончания б 1871 г. гимназии он блестяще сдал вступительные экзамены в Московское Высшее техническое училище (ныне МВТУ имени Н. Э. Баумана), получив право учиться на казенный счет.

В 1876 г. решением педагогического совета «в числе трех техников, окончивших с успехом курс» вместе с группой профессоров он командируется на Филадельфийскую Всемирную выставку, где в течение года знакомится с развивающейся промышленностью Америки. В Филадельфии молодому инженеру предлагает выгодные условия для работы фирма А. В. Бари, но он отклоняет это предложение и возвращается на родину. Здесь профессора училища П. Л Чебышев, Н. Е. Жуковский, Ф. Е. Орлов рекомендуют ему остаться при кафедре теоретической механики. Однако присущее Шухову (так ярко выраженное впоследствии) стремление доводить свои технические идеи до полного завершения побудило его выбрать для себя практическую деятельность инженера-проектировщика.

В конце 70-х годов XIX в. в России интенсивно развивались многие отрасли производства: металлургия, машиностроение, горное и нефтяное дело. Это открывало широкие возможности для деятельности отечественных инженеров. Шухов начинает работать в Петербурге начальником чертежного бюро Варшавско-Венской железной дороги. Здесь он изобретает оригинальную конструкцию для оборудования кессонов.



В. Г. Шухов в год окончания

Московского технического училища

В 1878 г. Шухов принимает предложение приехавшего из Америки А. Бари руководить отделением в Баку строительной технической конторы. Шухов берется за решение комплекса : сложных научно-технических і проблем нефтяной промышленности — от проектирования : технических средств добычи ^: нефти до создания нефтепроводов для транспортировки нефти с Апшеронского полуострова по Волге и ее притокам. Он проектирует и затем руководит работами по постройке в России нефтепроводов фирмs «Бр. Нобель», «Лианозов и ^: К°» (1880 г.) и первого в мире мазутопровода с подогревом. Первым в России стал нефтепровод Балаханы — Черный Город (Баку) длиной около 11 км. Именно этот нефтопровод Шухова оказался родоначальником сети стальных подземных магистралей в нашей стране.

В Баку Шухов занимается вопросами проектирования нефтяной техники. Для подъема нефти из скважин он создает конструкцию шнурового насоса непрерывного действия и ряд других конструкций насосов для подъема и перекачки нефтепродуктов, разрабатывает методы их расчета [1]; он предлагает также метод подъема нефти с помощью сжатого воздуха (эрлифт). Изобретенная им еще в училище форсунка для сжигания жидкого топлива, получившая высокую оценку Д. И. Менделеева, выпускалась тысячами экземпляров задолго до сопла Лаваля.

В 1880 г. техническая контора Бари переезжает из Петербурга в Москву. Шухов становится ее главным инженером и создает проектно-конструкторское бюро и монтажную группу по сборке металлических конструкций. В то время в промышленности возникла необходимость в простых рациональных конструкциях для хранения и перевозки нефти. Уже в Баку Шухов впервые вводит в практику (взамен применявшихся в США тяжелых квадратных в плане резервуаров) цилиндрические резервуары уменьшенного веса с переменной толщиной стен и облегченным фундаментом. Конструкторское бюро конторы Приступает к разработке типовых проектов резервуаров этого типа, у которых вес на тонну емкости на 25—30% меньше американских и нефтеналивных металлических судов — барж грузоподъемностью до 2 тыс. т и другого оборудования.

В основу проектных решений различных сооружений был положен рациональный метод расчета, разработанный В. Г. Шуховым с учетом важнейших инженерных принципов проектирования — рентабельности и технической рациональности. В результате углубленных исследований в 1883 г. в журнале «Инженер» появилась статья Шухова «Механические сооружения нефтяной промышленности», в которой был представлен новый метод расчета цилиндрических резервуаров [2].

Рассматривая расчетную схему днища резервуара как схему балки, лежащей на упругом основании, Шухов приходит к мысли заменить массивный фундамент на «гибкий лист, закрепленный по краям, лежащий на сплошном упругом основании, например на песке» [3, 4]. Для решения этой частной задачи изгиба он впервые (в 1903 г.) воспользовался часто применяемым теперь в строительной механике дифференциальным уравнением четвертого порядка изогнутой оси балки, общий способ интегрирования которого предложил еще Л. Эйлер. Позднее, рассматривая речные нефтеналивные суда как плавающую балку, он также использовал это уравнение [5]. Важные выводы этих исследований привели к возможности строительства (на верфи в Саратове) судов длиной до 170 м, емкостью до 165 тыс. пудов нефти.

Важный вклад Шухов внес также в развитие, нефтяной гидравлики и по праву считается ее основоположником.

В статье «Нефтепроводы» (1884) и в книге «Трубопроводы и их применение в нефтяной промышленности» (1894) Шухов предложил точные математические формулы для описания процессов протекания по трубопроводам нефти, мазута [6], создав классическую теорию нефтепроводов. В целях удобства использования этих исследований на практике он составил таблицы экономичных значений скорости движения жидкостей по трубам, а также толщины стенок труб в различных условиях перекачки. Следует учитывать, что работу над теорией нефтепроводов Шухов начал задолго до опубликования исследований по определению зависимостей характера жидкостей и их физических свойств от сопротивления движению по трубам.

Этим исследованиям предшествовала деятельность ученого в области гидравлики воды, теоретические и практические результаты которой, полученные при проектировании системы водоснабжения г. Москвы, были им сформулированы в большой работе 1891 г. [7]. По проектам Шухова были построены водопроводы в городах Тамбове (1883), частично в Москве (1911), Воронеже, Киеве, Николаеве (1907) [8], Харькове и других городах и на многих станциях железных дорог [9].

В период нефтяного бума в России в 80—90-е годы XIX в. перегонка нефти была еще очень несовершенна. Теория расщепления нефти в весьма общем виде была разработана в трудах Д. И. Менделеева и других русских ученых. Однако выход керосина и бензина на действовавших установках был крайне мал.

Столкнувшись с почти неизвестной ему технологией переработки нефти, Шухов в 1886 г. совместно с Ф. Инчиком (привилегия № 13200, 1888 г.) и Позднее с С. Гавриловым (привилегия № 12926, 1891 г.) создал аппараты для непрерывной переработки нефти и ее тяжелых фракций (мазутов) с разложением — крекинг. Ранее известный процесс крекинга нефти был им доведен до стадии создания промышленной установки. Однако в последнем десятилетии XIX в. автомобилей было еще мало и осваивать большое количество бензина не было необходимости, поэтому шуховская установка более 20 лет не находила применения. В таких случаях обычно говорят, что ученый обогнал свое время. Этим изобретением Шухов как бы ускорил само время: уже к началу XX в. проблема получения бензина стала сверхактуальной.

То большое значение, которое имело изобретение В. Г. Шуховым крекинга нефти, и то безразличие к этому изобретению и косность, которые были проявлены правительством России и кругами нефтепромышленников, подтверждает следующий исторический эпизод. С началом первой мировой войны выявилось огромное значение бензина для военных нужд. Промышленники США и других стран начали лихорадочные поиски способов получения бензина, был объявлен конкурс с крупными премиями. Никого из правительства и промышленников России этот вопрос не заинтересовал, хотя Шухов с 1890 г. имел привилегию на получение бензина, которую позднее использовали американцы,

В 1922 г. в Москву прибыла авторитетная делегация американских инженеров фирмы «Стандарт ойл компани», чтобы получить информацию о крекинге нефти, изобретенном Шуховым. Ученый, сравнив свой патент 1891 г. с американскими патентами 1912—1916 гг., в том числе с наиболее распространенным в промышленности патентом Бортона, показал, что все эти нефтеперегонные установки повторяют его патент и не являются оригинальными¹.

Академики П. П. Лазарев и А. Н. Крылов справедливо назвали В. Г. Шухова первым и истинным изобретателем крекинг-процесса [10]. К нефтеперегонным установкам ученый возвратился еще раз в 30-х годах, когда совместно с М. А. Капелюшниковым проектировал и строил завод «Советский крекинг».

В 1886—1910 гг. особое внимание В. Г. Шухов уделял конструированию паровой техники.

В первые годы работы в Москве контора Бари монтировала паровые котлы американской фирмы «Бабкок—Вилькокс». В. Г. Шухов тщательно изучил их и создал опытные экземпляры конструкции горизонтальных «трубчатых паровых котлов», получив привилегию (№ 15434, 1896 г.), после чего они начали выпускаться серийно: ежегодно по многу тысяч штук. На Всемирной выставке в Париже в 1900 г. за этот паровой котел Шухов был награжден Большой золотой медалью. С 1892 г. в России начал серийно выпускаться другой тип котла шуховской конструкции — вертикальный трубчатый (привилегия № 15435, 1896 г.). В 1910 г. им была предложена заявка на «водотрубный котел системы В. Г. Шухова» (привилегия № 23839, 1913 г.).

С 90-х годов техническая контора начала разработку конструкции металлических стропил для зданий различного назначения. Для Всероссийской промышленной и художественной выставки 1896 г. в Нижнем Новгороде Шухову предложили построить комплекс павильонов. Применявшиеся в то время формы строительных конструкций — традиционные фермы, своды, арки — не соответствовали представлениям талантливого инженера о современных требованиях. Он применил совершенно новые конструктивные формы. Оригинальные сетчатые и сводчатые металлические конструкции покрытий четырех павильонов Шухова, водонапорная башня, а также его паровые котлы и резервуары привлекали на Нижегородской выставке всеобщее внимание²².

Теоретические исследования Шухова в области строительной механики покрытий были обобщены в труде «Стропила» (1897 г.) и ряде статей 1902—1903 гг. [И]. В них ученый показал нерациональность применения плоских фермных покрытий и предложил новый тип — сетчатые покрытия и сетчатые своды двоякой кривизны. Здания нового типа были построены Шуховым в Москве, Петербурге, Выксе, Майкопе, в Севастопольском и Кронштадтском портах и других местах. Особенно ярко проявление инженерного гения Шухова видно в московских зданиях с великолепными формами перекрытий: корпус завода «Динамо», Музей изобразительных искусств, дебаркадер Киевского и покрытие Казанского вокзалов, остекленные стальные своды ГУМа, ЦУМа, ресторана «Метрополь», Московского почтамта. Шухов разработал и оборудовал первую в стране вращающуюся сцену в Московском Художественном театре.

По проектам В. Г. Шухова изготавливались паровые насосы, строились мосты Средне-Сибирской железной дороги, в том числе через Оку и Енисей (1894—1899 гг.), мостовые электрические краны (1900—1908 гг.). В период промышленного подъема в начале XX столетия В. Г. Шухов проектировал доменные, мартеновские и прокатные цехи металлургических заводов. В годы первой мировой войны Шухов изобретает конструкции нескольких серии плавучих мин, ворота для сухих доков (батопорты), конструкции платформ под тяжелые артиллерийские орудия.



В. Г. Шухов в год открытия Нижегородской выставки
В 1903 г. Политехническое общество по представлению 42 членов во главе с Н. Е. Жуковским избрало В. Г. Шухова своим почетным членом. В заявлении в Совет общества было сказано; «В годы своей юности Владимир Григорьевич увлекался теоретической механикой и хотел свои выдающиеся способности посвятить изучению небесной механики. Жизнь сложилась так, что ему пришлось работать над механикой земной, но и в эту область рядом с опытными наблюдениями и решением вопросов практики он всегда вносил глубину мысли и тщательность математической обработки» [12].

Великую Октябрьскую социалистическую революцию В. Г. Шухов принял с удовлетворением — 64-летний ученый активно включился в строительство новой жизни. Рабочие завода «Пар остр ой», бывшего завода Бари, единодушно избрали Шухова в состав первого правления завода и главным инженером, на этой должности он проработал еще 13 лет.

В послереволюционные годы широко развернулась творческая деятельность Шухова как ученого и инженера: он ищет новые технические решения многих инженерных задач, применимые в условиях разоренного хозяйства страны. «Парострой» ттроводил восстановление крупных разрушенных железнодорожных мостов на ряде рек страны. Шухов создает металлодеревян-ные фермы для перекрытия заводских цехов в Люблино, Подольске, организует подъем и монтаж железнодорожных мостов, разрушенных в годы гражданской войны (20 мостов на Ташкентской железной дороге).

В 1922 г. по заданию В. И. Ленина была сооружена гиперболоидная многоярусная радиобашня на Шаболовке для радиостанции имени Коминтерна, оригинальная по конструкции и методу монтажа. Первоначально Шухов предложил проект радиобашни в Москве высотой 350 м (башня Эйфеля в Париже имеет высоту 305 м), весом 2200 т (в 3 раза легче башни Эйфеля). Учитывая нехватку железа в стране, была построена многоярусная башня из шести гиперболоидных блоков высотой 150 м. На заседании Совнаркома по предложению Б. И. Ленина было принято решение выдать необходимое для строительства башни железо из запасов военного ведомства.

Шухов принимал также участие в проектировании и создании крупных строек по плану ГОЭЛРО (Шатурская ГРЭС) и гигантов первых пятилеток: здания мартеновского цеха Кузнецкого металлургического комбината (1928 г.), цехов Челябинского тракторного (1928 г.), Харьковского паровозостроительного заводов (1926—1928 гг.), только за 1927 г. завод «Парострой» выпустил 351 котел Шухова. Он проектировал и руководил строительством сетчатых гиперболоидных опор линий электропередач НИГРЭС через Оку (1929 г.). В 30-х годах Шухов руководил проектированием мартеновских цехов Ижевского завода, «Азовстали», Таганрогского, Верхисетского, Пермского металлургических заводов. В объединении «Грознефть» .Шуховым было осуществлено строительство нефтепроводов Баку—Батуми (883 км), Грозный—Туапсе (618 км), В 1929— 1934 гг. совместно с М. А. Капелюшниковым он проектировал, и затем консультировал строительство установок завода «Советский крекинг» в Баку. В те же годы были реализованы разработанные 40 лет назад предложения Шухова по подъему нефти из скважин сжатым воздухом, созданы типовые проекты газгольдеров емкостью до 100 тыс.м³ В. Г. Шухов опубликовал книгу о нефтепроводах и применении петель в нефтепроводах, получил авторские свидетельства на приспособления к газгольдерам (1934 г.). За 8 лет — с 1926 по 1934 г.— он оформил столько же авторских документов, сколько за 22 года до Октябрьской революции.

Наряду с инженерной деятельностью у него было немало и других увлечений. По словам его дочери Веры Владимировны Шуховой-Лапшиной, он очень любил музыку, литературу, искусство. Был предан спорту, для занятий которым всегда находил время (один год был даже чемпионом Москвы по велогонкам). Но самым большим его увлечением были шахматы и фотография. В шутку Владимир Григорьевич говорил: «Я инженер, но специальности, а в душе я фотограф». Его фотоаппарат запечатлел немало исторических эпизодов из жизни Москвы.

Партия и правительство высоко оценили знания, труд и опыт В. Г. Шухова. Он был избран членом ВЦИК. Рабочие Москвы в 1927 и 1928 гг. избирали Шухова членом Московского Совета депутатов трудящихся. В 1933 г. советская общественность широко отмечала 80-летие В. Г. Шухова. В 1928 г. Шухову было присвоено звание Героя Труда, а в 1929 г. одному из первых — звание заслуженного деятеля науки и техники, лауреата премии имени В. И. Ленина.

Академики П. П. Лазарев и А. Н. Крылов в связи с представлением В. Г. Шухова членом-корреспондентом АН СССР писали: «Все творчество Шухова основано на его научных работах и является результатом глубокой теоретической мысли» [10]. В 1929 г. он был избран почетным академиком АН СССР.

ЛИТЕРАТУРА

1. Шухов В, Г. Насосы прямого действия и их компенсация.—Бюл. Политехи, о-ва, 1893/1894, № 8 (прил.). 33 с; Шухов В. Г. Насосы прямого действия: Теоретические и практические данные для расчета их. М.:Моск. политехи, о-во, 1897. 51 с; Шухов В. Г, Насосы прямого действия: Теоретические и практические данные для расчета их.—В кн.: Шухов В Г, Гидротехника: Избр. тр. М.: Наука, 1981, с. 122—148.

2. Шухов В. Г. Механические сооружения нефтяной промышленности — Инженер, 1883, т. III, кн. 13, вып. 1, с. 500—507; Шухов В. Г. Механические сооружения нефтяной промышленности,—В кн.: Шухов В. Г. Строительная механика: Избр. тр. М.: Наука, 1977, с. 29—43.

3. Шухов В. Г. По поводу уравнения EId⁴y/dx⁴ = - ay.-— Бюл. Политехи о-ва, 1902, № 8, с. 571—577.

4. Шухов В. Г. По поводу уравнения EId⁴y/dx⁴ = - ay. Бюл. Политехи о-ва, 1903, № 7, с. 531—536.

5. Шухов В. Г. Уравнение EId⁴y/dx⁴ = - ay в задачах строительной механики. М.: Типолитогр. «Рус. товарищества печ. и изд. дела», 1903, 22 с; Шухов В. Г. Уравнение EId⁴y/dx⁴ = - ay в задачах строительной механики.— В кн.: Шухов В. Г. Строительная механика: Избр. тр. М.: Наука, 1977, с. 53—64.

6. Шухов В, Г. Трубопроводы и их применение в нефтяной промышленности. М.1 Моск. политехи, о-во, 1895. 37 с.; Шухов В. Г. Трубопроводы и их применение в нефтяной промышленности.— В кн.: Шухов В. Г. Гидротехника: Избр. тр. М.: Наука, 1981, с. 159—210.

7. Шухов В. Г., Кнорре Е. К, Лембке К. Э. Проект Московского водоснабжения. М.: Контора А. Бари, 1891. 104 с; Шухов В. Г. Проект Московского водоснабжения.— В кн.: Шухов В. Г. Гидротехника: Избп тр М: Наука, 1981. с. 11—99.

8. Белый Ю. А., Харичков И. И. Шуховская башня в г. Николаеве — памятник инженерного искусства.—В кн.: Памятники науки и техники. М-Наука, 1981, с. 104—108.

9. Коеельман Г. М. Творчество почетного академика инженера Б. Г. Шухова. М.: Госстройиздат, 1961. 363 с.

10. Лазарев П., Крылов А. Записка об ученых трудах В. Г. Шухова —Изв АН СССР. Сер. VII, 1928, № 8/10, с. 669—675.

11. Шухов В. Г. Стропила: Изыскание рациональных типов прямолинейных стропильных ферм и теория арочных ферм.— В кн.: Шухов В. Г. Строительная механика: Избр. тр. М.: Наука, 1977, с. 65—139.

12. Жуковский И. Е. В Совет Политехнического общества: Характеристика технической деятельности В. Г. Шухова.— Бюл. Политехн. о-ва, 1903, № 5, с. 441.

\\

жүктеу/скачать 2.48 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: